Génomique des champignons ophiostomatoïdes : un gène, c’est bien; deux, c’est mieux; deux mille, c’est encore mieux! Genomics of ophiostomatoid fungi: the first two thousand genes

Résumé

Les champignons ophiostomatoïdes regroupent plus d’une centaine d’espèces saprophytes du xylème des arbres, ainsi que quelques espèces phytopathogènes dont Ophiostoma novo-ulmi, principal agent de la maladie hollandaise de l’orme. Dans le cadre d’un projet de recherche pan-canadien lancé en 2001, nous étudions l’organisation du génome nucléaire des champignons ophiostomatoïdes, en plus d’identifier les gènes qui modulent la valeur adaptative et la pathogénicité chez O. novo-ulmi. Pour ce faire, un éventail d’approches expérimentales relevant de la génomique structurale et de la génomique fonctionnelle est mis à contribution. D’une part, nous avons cartographié à ce jour près de 200 marqueurs nucléaires chez O. novo-ulmi. Certains de ces marqueurs sont utilisés aux fins d’études comparatives du génome nucléaire chez les espèces du genre Ophiostoma. En second lieu, le séquençage à grande échelle de clones d’ADN complémentaire obtenus à partir d’ARN messagers exprimés à diverses phases du développement d’O. novo-ulmi (par exemple, lors de la croissance végétative en conditions axéniques, lors de la fructification ou encore lors de la colonisation de tissus d’orme) permet d’obtenir la séquence, non plus de gènes individuels, mais des populations entières de gènes. Suite à l’analyse bioinformatique des banques de données publiques, la fonction présumée de plusieurs de ces gènes peut être déterminée in silico. Les approches susmentionnées, qui peuvent être mises à profit pour l’étude d’un grand nombre d’agents pathogènes dont des espèces récalcitrantes aux approches classi-ques, nous ont permis de faire passer rapidement le nombre de gènes identifiés chez O. novo-ulmi de 20 à plus de 2,000. Cette imposante banque de données permet désormais d’envisager des expériences complexes qui permettront de mieux comprendre la biologie des champignons ophiostomatoïdes.

Abstract

Ophiostomatoid fungi include over one hundred species of saprophytes that colonize the xylem of trees, as well as a few pathogens such as Ophiostoma novo-ulmi, the causal agent of Dutch elm disease. Following the launch of the Canadian Ophiostoma Genome Project in 2001, we have been studying the organization of the nuclear genome of ophiostomatoid fungi and identifying genes that modulate fitness and pathogenicity in O. novo-ulmi. To this end, we are using both structural and functional genomics. Close to 200 nuclear markers were genetically mapped in O. novo-ulmi and some of these markers are now being used for comparative analyses of the nuclear genome among various Ophiostoma species. We constructed complementary DNA expression libraries for various growth phases of O. novo-ulmi (e.g. axenic cultures, fruiting bodies, or cultures that are actively colonizing elm calli). Following large-scale sequencing of these libraries and bioinformatic searches in public databases, we have so far identified over 2000 different expressed sequence tags (ESTs) for putative coding sequences in O. novo-ulmi, a “quantum leap” from the 20 or so genes that had been described previously in this species. This considerable data bank now paves the way for the design and conduct of large-scale experiments that will help us better understand the complex biology of ophiostomatoid fungi.